CN117360784A - 电机臂及飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种电机臂及飞行器，电机臂包括壳体和多个电池模组。壳体包括桁架结构和蒙皮，所述桁架结构围合形成空腔，所述蒙皮覆盖于所述桁架结构上，所述蒙皮至少遮蔽部分所述空腔。各所述电池模组均设置于所述空腔内，且各所述电池模组沿所述壳体的长度方向依次布置。本申请电机臂的壳体采用了桁架结构，构造简单、传力路径明确，在桁架范围内均可布置电池模组，极大增加了电池模组布置数量，且提高了壳体的结构强度，减小了壳体的重量。

Description

电机臂及飞行器

技术领域

本申请涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种电机臂及飞行器。

背景技术

目前电池能量密度较低，大部分集中在200W/kg～300W/kg，针对电动飞行器，特别是EVTOL飞行器，为了满足既定性能，需要较多的电池。通常电池布置在飞行器机身内部，挤占了机体内部空间，减少了有效载荷空间。通过将部分电池布置到机翼上的电机臂内，可增加机身内部有效商载空间、降低飞行时的翼载荷。相关技术中，电机臂的壳体没有桁架结构，直接采用较厚的金属壳体围合形成空腔，为了确保结构强度，壳体通常厚度较大，增加了电极臂的重量，且减少了电极臂内部空腔的体积，不利于内部电池模组的布置，也不利于飞行器轻量化设计，维护维修也较为困难。

发明内容

本申请提供一种电机臂及飞行器，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本申请的第一个方面是提供一种电机臂，包括：

壳体，所述壳体包括桁架结构和蒙皮，所述桁架结构围合形成空腔，所述蒙皮覆盖于所述桁架结构上，所述蒙皮至少遮蔽部分所述空腔；

多个电池模组，各所述电池模组均设置于所述空腔内，且各所述电池模组沿所述壳体的长度方向依次布置。

可选的，所述桁架结构包括多个长桁和多个隔框；

各所述长桁均沿所述壳体的长度方向延伸；

各所述隔框沿所述长桁的长度方向依次间隔设置，所述隔框沿各所述长桁的周向延伸，且所述隔框和所述长桁固定连接；

所述隔框和所述长桁之间围合形成所述空腔。

可选的，所述长桁包括第一翼条和第二翼条；

所述第一翼条和所述第二翼条相连接；

所述第一翼条和所述第二翼条之间具有夹角。

可选的，所述桁架结构包括多个斜撑；

各所述斜撑采用如下任意一种或多种设置方式：

所述斜撑分别连接于同一隔框的不同位置；

所述斜撑分别连接于不同的隔框；

所述斜撑分别连接于不同的长桁；

所述斜撑分别连接于所述长桁和所述隔框。

可选的，包括多个安装组件；

各所述安装组件沿所述桁架结构的长度方向依次布置，且所述安装组件固定于所述桁架结构；

所述安装组件至少部分位于所述空腔内；

各所述电池模组分别安装于相应的安装组件。

可选的，所述安装组件包括中部条和两个端部条；

两个所述端部条位于所述中部条沿所述壳体长度方向的两侧；

所述中部条和所述端部条均沿垂直所述壳体的长度方向延伸；

所述电池模组沿所述壳体长度方向的两端分别固定于相应的端部条；

所述电池模组沿所述壳体长度方向的中部支撑于所述中部条。

可选的，所述电池模组两端分别设置有安装槽；

连接件一端穿过所述安装槽连接于所述端部条，所述连接件另一端限位于所述电池模组背离所述端部条的一端。

可选的，所述电池模组包括多个电芯单体；

各所述电芯单体依次堆叠设置，所述电芯单体具有安装孔；

各所述电芯单体的安装孔相连通以形成所述安装槽。

可选的，所述中部条和所述端部条均两端分别连接于所述桁架结构的两个长桁上。

可选的，所述蒙皮顶部设置有电池安装口和用于打开或闭合所述电池安装口的第一盖体；

所述蒙皮底部设置有电池维修口和用于打开或闭合所述电池维修口的第二盖体。

本申请第二方面提供一种飞行器，包括：

机身；

机翼，所述机翼连接于所述机身；

电机臂，所述电机臂连接于所述机翼。

通过采用上述方案，使得本申请具有如下有益效果：

本申请电机臂的壳体采用了桁架结构，构造简单、传力路径明确，在桁架范围内均可布置电池模组，极大增加了电池模组布置数量，且提高了壳体的结构强度，减小了壳体的重量。

本申请的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本申请实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本申请的多个实施例进行说明，其中：

图1示出本申请实施例提供的飞行器的俯视图；

图2示出本申请实施例提供的飞行器的局部结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的透视图；

图4示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的结构示意图；

图5示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的长桁的第一种结构示意图；

图6示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的剖视图；

图7示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的俯视局部图；

图8示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的电池模组的立体结构图；

图9示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂内电池模组的排布图；

图10示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的长桁的第二种结构示意图；

图11示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的长桁和隔框的配合结构图；

图12示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的局部结构图；

图13示出本申请实施例提供的飞行器的电机臂的桁架结构的隔框的立体视角图。

100、机翼；200、电机臂；210、长桁；2101、第一翼条；2102、第二翼条；220、隔框；2201、切口槽；230、斜撑；240、蒙皮；300、电池模组；310、中部条；320、端部条；330、铜排；340、正负极接线柱；350、电芯单体；360、电池管理系统；370、安装孔；400、前部电机；500、后部电机安装位。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一

参见图1至图13所示，本申请实施例提供一种电机臂200，包括：壳体和多个电池模组300。壳体包括桁架结构和蒙皮240，所述桁架结构围合形成空腔，所述蒙皮240覆盖于所述桁架结构上，所述蒙皮240至少遮蔽部分所述空腔。各所述电池模组300均设置于所述空腔内，且各所述电池模组300沿所述壳体的长度方向依次布置。

本申请电机臂200的壳体采用了桁架结构，构造简单、传力路径明确，在桁架范围内均可布置电池模组300，极大增加了电池模组300布置数量，且提高了壳体的结构强度，减小了壳体的重量。

参见图6所示，本申请实施例中，电机臂200整体进行了气动、结构和储能一体化设计，电机臂200横截面的外轮廓中，两侧曲率半径大，底部曲率半径居中，顶部曲率半径最小，上下表面弧形过渡，电机臂200的外观结构类似于飞行器的机身。

在一种可能的实施方案中，参见图3和图4所示，所述桁架结构包括多个长桁210和多个隔框220，各所述长桁210均沿所述壳体的长度方向延伸，各所述隔框220沿所述长桁210的长度方向依次间隔设置，所述隔框220沿各所述长桁的周向延伸210，且所述隔框220和所述长桁210固定连接，所述隔框220和所述长桁210之间围合形成所述空腔。长桁210可以较长，且厚度大于蒙皮240的金属结构，起到增强壳体结构强度的作用。各个隔框220均套设于长桁210上，隔框220和长桁210之间可以通过紧固件连接，也可以通过焊接工艺连接。各长桁210可以相平行，从而使得壳体上有长桁210的结构段为等截面段，方便在等截面段内布置同样的电池模组300。

在一种可能的实施方案中，参见图4所示，所述长桁210包括第一翼条和第二翼条，所述第一翼条和所述第二翼条相连接，且两者之间具有夹角。长桁210采用两个具有夹角的翼条，增加了结构强度，长桁210不易弯曲。

参见图10至图13所示，长桁210的横截面可以大致为T形，第一翼条2101可以为弧形，用于和蒙皮贴合连接，简化了和蒙皮的连接结构，第二翼条2102可以连接于第一翼条2101沿宽度方向的中部位置，隔框220可以为封闭环形，隔框220可以位于各长桁210的内侧，隔框220对应各长桁210分别设置有切口槽2201，各长桁210的第二翼条2102可以插接于隔框220上相应的切口槽2201。隔框220至少与第二翼条2102和第一翼条2101中的一者固定连接。

在一种可能的实施方案中，参见图3和图4所示，所述桁架结构包括多个斜撑230，各所述斜撑230采用如下任意一种或多种设置方式：

所述斜撑230分别连接于同一隔框220的不同位置；

所述斜撑230分别连接于不同的隔框220；

所述斜撑230分别连接于不同的长桁210；

所述斜撑230分别连接于所述长桁210和所述隔框220。

电机臂200可以共包括四根长桁210，长桁210布置在电机臂200等截面段，在长桁210沿长度方向上依次布置多个隔框220，可以在每两隔框220中间布置斜撑230，即斜撑230两端分别连接相邻的两个隔框220。斜撑230和长桁210承受电机的拉力和弯矩，以及分布式电池模组300及相关设备的重力载荷。隔框220仅是为了维持电机臂200外部蒙皮240形状，故隔框220可用分段式连接到长桁210上。

本申请实施例中，电机臂200内部结构为桁架结构，构造简单、传力路径明确，在桁架范围内均可布置电池模组300，极大提高电池模组300布置数量。

需要注意的是，长桁210、隔框220和斜撑230以及蒙皮240可选用金属材料，也可选用复合材料，亦可选用金属和复合材料组合。

在一些可能的实施方案中，电机臂200可以包括多个安装组件，各所述安装组件沿所述桁架结构的长度方向依次布置，且所述安装组件固定于所述桁架结构，所述安装组件至少部分位于所述空腔内，各所述电池模组300分别安装于相应的安装组件。

同一安装组件上可以安装至少一组电池模组300，优选的，同一安装组件可以安装并列的两组电池模组300。

安装组件可以两端分别连接于两个长桁210的第二翼条2102上，安装组件可以焊接或通过紧固件固定于第二翼条2102上。安装组件可以为整个的板体，安装组件可以为多个条形条，本申请对安装组件的具体结构不做限定。

示例性的，参见图6、图7和图8所示，安装组件包括中部条310和两个端部条320，两个所述端部条320位于所述中部条310沿所述壳体长度方向的两侧，所述中部条310和所述端部条320均沿垂直所述壳体的长度方向延伸，所述电池模组300沿所述壳体长度方向的两端分别固定于相应的端部条320，所述电池模组300沿所述壳体长度方向的中部支撑于所述中部条310。

所述电池模组300两端分别设置有安装槽，连接件一端穿过所述安装槽连接于所述端部条320，所述连接件另一端限位于所述电池模组300背离所述端部条320的一端。电池模组300中部没有便于连接固定的结构，则可以将电池模组300直接支撑于中部条310上即可，并不用将电池模组300和中部条310连接固定，中部条310仅起到支撑电磁模组的作用，端部条320则起到连接固定电池模组300的作用。

需要注意的是，中部条310和端部条320均可以两端分别固定连接于两侧的长桁210上，具体连接结构可以为采用紧固件连接，也可以采用焊接工艺连接。

可以在相邻隔框220之间布置一安装组件，可以将每两个电池模组300并排布置到电机臂200上两个隔框220之间的安装组件上。相邻两个隔框220之间的两组电池模组300固定支撑于底部的中部条310和两个端部条320上。中部条310和两个端部条320可位于下方长桁210的上面或者下面，通过紧固件和长桁210相连。两端的端部条320上可以设置固定孔，以固定电池模组300。中部条310仅和长桁210连接，以支撑电池模组300，并不固定的电池模组300。

可选的，参见图8所示，电池模组300包括多个电芯单体350，各所述电芯单体350依次堆叠设置，所述电芯单体350具有安装孔370，各所述电芯单体350的安装孔370相连通以形成所述安装槽。

本申请中，电池模组300不设置外壳结构，直接通过连接件串联固定，简化了结构，也避免外壳结构占用空腔内部空间。连接件可以为螺杆，连接件一端穿过各电芯单体350上的安装孔370连接于端部条320上的固定孔，连接件的另一端可以螺纹连接螺帽，螺帽限位于顶部电芯单体350上。

当然的，也可以是螺杆一端具有帽体，帽体限位于顶部的电芯单体350上，螺杆背离帽体的一端则可以穿过安装槽并贯穿安装组件，螺杆上螺纹连接有螺母，螺母限位于安装组件背离电池模组的一侧。

将电池模组300布置到电机臂200内，由电机臂200提供电池模组300外壳，可去除电池模组300的PACK组件，提升电池重组效率，提高电池能量密度。本结构储能一体化方案可以在等截面段布置了12组电池模组300，每两个电池模组300并列放置在同一个隔框内。每个电池模组300由多个软包电芯组成，每个电池模组300或多个模组设置一个电池管理系统360。

参见图9所示，电池模组300间可通过铜排330来实现串并联组合，同时也通过铜排330和配电器连接。配电器连接负载设备，以向其供电。将电池模组300布置到电机臂200内，在电池模组300上下、左右以及中间均留有较大的风道，以电池风冷散热。电池模组300上可以设置正负极接线柱340，方便连接于铜排330。

本申请中，各电池模组300结构完全相同，可以任意互换，减少了备件数量。

可选的，所述中部条310和所述端部条320均两端分别连接于所述桁架结构的两个长桁210上。

在一种可能的实施方案中，所述蒙皮240顶部设置有电池安装口和用于打开或闭合所述电池安装口的第一盖体，顶部的第一盖体用于打开电池安装口，方便向内部装入电池模组300。蒙皮240底部设置有电池维修口和用于打开或闭合所述电池维修口的第二盖体。第二盖体可用于在拆卸电池模组300时，打开电池维修口，方便向上顶出电池模组300，使得电池模组300能顺利由电池安装口取出。

需要注意的是，蒙皮240顶部可以设置为整体式的第一盖体，第一盖体尺寸较大。蒙皮240顶部也可以设置多个小的第一盖体。

本申请实施例中，电机臂200采用方便安装和维护开口设计，便于电池模组300的拆装、更换和维护。本申请电机臂200桁架式结构主要由长桁210承载，长桁210间均可设计开口，便于电池检修维护啊，便于散热通风，且不影响整体结构效率。

实施例二

参见图1至图13所示，本申请实施例二提供一种飞行器，包括：机身、机翼100和电机臂200。机翼100连接于所述机身。电机臂200连接于所述机翼100。电机臂200两端分别设置有旋翼，旋翼和电池模组300电连接，电池模组300提供旋翼旋转动力。飞行器需要有电机臂200来布置电机旋翼。电机臂200前端设置前部电机安装位，后部设置后部电机安装位500，前部电机安装位上安装有前部电机400。电机臂200前后两端安装电机，通过将动力电池布置到电机臂200内，一方面降低飞行时的机翼100载荷，另一方面减少布置在机身内的电池量，节省机身内部空间。为此需要将电机臂200布置电池模组300区域进行等截面设计。本电机臂200设计方案，通过气动、结构、储能一体化，将电池模组300布置到电机臂200内，在电池模组300上下、左右以及中间均留有较大的风道，以对电池模组300进行风冷散热。并对电机臂200外形进行气动优化，提高电机臂200气动性能。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (11)

1.一种电机臂，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括桁架结构和蒙皮，所述桁架结构围合形成空腔，所述蒙皮覆盖于所述桁架结构上，所述蒙皮至少遮蔽部分所述空腔；

多个电池模组，各所述电池模组均设置于所述空腔内，且各所述电池模组沿所述壳体的长度方向依次布置。

2.根据权利要求1所述的电机臂，其特征在于，所述桁架结构包括多个长桁和多个隔框；

各所述长桁均沿所述壳体的长度方向延伸；

各所述隔框沿所述长桁的长度方向依次间隔设置，所述隔框沿各所述长桁的周向延伸，且所述隔框和所述长桁固定连接；

所述隔框和所述长桁之间围合形成所述空腔。

3.根据权利要求2所述的电机臂，其特征在于，所述长桁包括第一翼条和第二翼条；

所述第一翼条和所述第二翼条相连接；

所述第一翼条和所述第二翼条之间具有夹角。

4.根据权利要求2所述的电机臂，其特征在于，所述桁架结构包括多个斜撑；

各所述斜撑采用如下任意一种或多种设置方式：

所述斜撑分别连接于同一隔框的不同位置；

所述斜撑分别连接于不同的隔框；

所述斜撑分别连接于不同的长桁；

所述斜撑分别连接于所述长桁和所述隔框。

5.根据权利要求1-4任一所述的电机臂，其特征在于，包括多个安装组件；

各所述安装组件沿所述桁架结构的长度方向依次布置，且所述安装组件固定于所述桁架结构；

所述安装组件至少部分位于所述空腔内；

各所述电池模组分别安装于相应的安装组件。

6.根据权利要求5所述的电机臂，其特征在于，所述安装组件包括中部条和两个端部条；

两个所述端部条位于所述中部条沿所述壳体长度方向的两侧；

所述中部条和所述端部条均沿垂直所述壳体的长度方向延伸；

所述电池模组沿所述壳体长度方向的两端分别固定于相应的端部条；

所述电池模组沿所述壳体长度方向的中部支撑于所述中部条。

7.根据权利要求6所述的电机臂，其特征在于，所述电池模组两端分别设置有安装槽；

连接件一端穿过所述安装槽连接于所述端部条，所述连接件另一端限位于所述电池模组背离所述端部条的一端。

8.根据权利要求7所述的电机臂，其特征在于，所述电池模组包括多个电芯单体；

各所述电芯单体依次堆叠设置，所述电芯单体具有安装孔；

各所述电芯单体的安装孔相连通以形成所述安装槽。

9.根据权利要求6-8任一所述的电机臂，其特征在于，所述中部条和所述端部条均两端分别连接于所述桁架结构的两个长桁上。

10.根据权利要求1-4任一所述的电机臂，其特征在于，所述蒙皮顶部设置有电池安装口和用于打开或闭合所述电池安装口的第一盖体；

所述蒙皮底部设置有电池维修口和用于打开或闭合所述电池维修口的第二盖体。

11.一种飞行器，其特征在于，包括：

机身；

机翼，所述机翼连接于所述机身；

如权利要求1-10任一所述的电机臂，所述电机臂连接于所述机翼。